点击上方蓝字关注我们仰望星空，预知未来，一直是人类永恒的梦想众生。对大自然的好奇心造就了人类对大气科学的不断探索。从“看云知天气”经验的传承到“二十四节气”的韵律实践，从1860年代第一张手绘天气图的诞生到20世纪以数值模式为基础的现代天气预报系统、大气科学的发展史，是人类在复杂的不确定性中寻找可预报性的历史，也是人类努力构建命运共同体的历史人与自然之间。天气预报：时代的印记当《渔舟唱夜》的音乐每晚响起，天气预报传递给我们的信息不仅仅是天气，更是我们每个人日常生活的烙印-日常生活。今天是第60个世界气象日。现代天气预报技术的发展已经走过了近200年的历程。一门学习和掌握的科学，“一切都会发生”逐渐变成“一切尽在掌握”。中央气象台/世界气象中心（北京）数值预报：异军突起1910年代，LewisFryRichardson首次将差分算法插值到网格上的天气图，手绘了第一张“人工数值天气预报””。人工计算需要一百多人计算一年多，等结果出来是没有意义的。可以说，超级计算机的出现，使数值天气预报成为科技结合的典范。准确求解包含时间项的偏微分方程，洞察未来走向，是天气预报的终极使命。现代天气预报利用卫星、雷达和几乎覆盖全球的气象观测网，24小时“盯着”地球，可以直观地看到未来1-2天可能影响我国的天气系统。同时，利用超级计算机通过数值预报系统预测这些影响系统的发展变化。因此，以物理基础为基础的海量观测数据和数值预报系统构成了现代天气预报的基础。（超级计算、数据存储和数据通信是天气预报的神经和血管，参与从数据采集、传输、计算到最终向用户发布预报结果的全过程）中央气象台的预报专家们去了经过几代人、几十年的艰苦努力，成功研制出我国具有自主知识产权的数值预报系统——GRAPES。目前，GRAPES_MESO中尺度数值预报系统已将分辨率提高到3kmx3km。更精细的网格意味着预测的准确性，同时也是对机器计算能力的挑战。GRAPES数值预报系统蝴蝶效应：理论基础与哲学魅力作为一门预报科学，天气预报因其不确定性而引人入胜。同时，也给科学认识天气发展规律带来了困扰。当人们从大气运动的初始状态出发，通过求解方程来预测未来时，微小的差异就会使结果大相径庭。这就是“混沌效应”，又称蝴蝶效应——结果对初始条件极其敏感。“混沌”不是幻觉，而是试图通过追求更长的预报时效和更高的预报准确度，来解释自然界中微小误差是如何“滋生”的，从而破解天气之谜的理论基础。在不确定的现实世界中，概率预测可能是一剂解药。不同初始扰动下的多个集合预报员可以将天气预报的不确定性和决策权完全交给用户。同时，依托机器学习和高效存储设备，可以识别和分析大量历史雷达数据，提高对雷暴、大风、冰雹等“小范围”天气的预报能力。同时，结合观测数据的快速同化，一个无缝全覆盖的高时空分辨率智能网格预报网，通过“精细化”结构，可以将天气预报的不确定性降低到最大程度。预报准确率：苟日新，逐日既然天气预报的不确定性是无可争议的，那么我们如何看待这种不确定性体系所提供的可预测结论呢？其实，天气预报准确与否，还要看检验标准。例如，暴雨的定义，按照气象学的定义，是24小时降雨量50-99.9毫米，但公众往往认为是“大降”暴雨，造成了认识上的偏差。事实上，从气象行业标准来看，近年来我国天气预报的准确率得到了快速提升。24小时晴雨预报准确率高达90%。“奇迹”震惊中国，震惊世界……毫无疑问，准确性和时效性是判断天气预报最直观的标准。同时，科学看待预测结论，做出趋利避害的选择，也是探索预测准确性的价值所在。预测挑战：物理驱动&数据驱动在技术支持方面，随着未来数值模型分辨率和精度的提高，对更大带宽、存储和计算能力的支持必不可少。以覆盖全球的0-30天天气监测预报系统为例，需要建立计算能力为30PFlops、支持90PB存储的高性能计算系统，以及具有计算能力的计算系统。超过10,000个核心和超过1,000个通用服务器和虚拟机的规模，支持30PB存储。云计算和存储系统。海量数据传输需要10G以上网络带宽的支持。100毫秒量级的高时效高通量分析和百人并发访问时10毫秒量级的高性能响应是天气预报过程中的主要挑战。预测未来：在数据的蓝海中挖掘人类的未来人类在地球这片土地上守候了数千年，写就的“天气剧本”也在影响下发生了翻天覆地的变化人类活动。澳大利亚的大火、非洲的蝗灾、南极洲的升温、气候的变暖……天气气候或许正在改写人类的未来。就像“每一个关于未来的问题，都可以在过去找到答案”。天气预报发展到今天，它所经历的每一次成功与失败，都需要经过验证，最终转化为宝贵的智慧财富。“智能台风检索系统”——汇总了我国自1949年以来的台风数据集，可实现海量数据的高速分析处理、快速吞吐、快速统计；“气象案例历史数据库平台”——通过分布式公式处理和长序列数据接入的新基建，可以满足预报员在大量历史案例中实时分析原因、总结经验、发现问题的需求通过快速比较找到相似之处，从而使历史成为现实。应用机器学习让雷达短临外推预报结语世上没有预言家，却有人在找你一辈子——现代天气预报这个充满浪漫美学的职业，还年轻，还在路上.回首，气象图前的每一次深情凝视，每一个雷雨交加的不眠之夜，敲出的每一行代码……都将成为自然科学界的幸事，也是人类对神秘的极致追求大气的最好证明。当我们仰望山顶时，山谷是希望的旅程。在这个物理和数据共同驱动的世界里，我们希望通过锤炼科技智慧，挑战预报极限，将对天气的每一份关心传递给你。祝中央气象台70华诞快乐！·END·中央气象台科技创新服务创新·绿色·分享微信号：kjcx_nmc
